Astronomer hade ett mysterium på sina händer. Oavsett var de tittade, inifrån Vintergatan till avlägsna galaxer, de observerade en förbryllande sken av infrarött ljus. Detta svaga kosmiska ljus, som presenterar sig som en serie spikar i det infraröda spektrumet, hade ingen lätt identifierbar källa. Det verkade vara oberoende av någon igenkännlig kosmisk funktion, som gigantiska interstellära moln, stjärnbildande regioner, eller supernovarester. Det var allestädes närvarande och lite förvirrande.

Den troliga boven, forskare drog slutligen fram, var den inneboende infraröda emissionen från en klass av organiska molekyler som kallas polycykliska aromatiska kolväten (PAH), som, forskare skulle senare upptäcka, är otroligt gott; nästan 10 procent av allt kol i universum är bunden i PAH.

Även om, som en grupp, PAH tycktes vara svaret på detta mysterium, ingen av de hundratals PAH -molekyler som man vet finns existerade någonsin slutgiltigt i interstellära rymden.

Nya data från National Science Foundation's Green Bank Telescope (GBT) visar, för första gången, övertygande radiofingeravtryck från en nära kusin och kemisk föregångare till PAH, molekylen bensonitril (C6H5CN). Denna upptäckt kan äntligen ge den "rökpistol" som PAH verkligen sprids över interstellära rymden och redogöra för de mystiska infraröda ljusstronomerna som hade observerat.

Resultaten av denna studie presenteras idag vid det 231:e mötet i American Astronomical Society (AAS) i Washington, D.C., och publiceras i tidningen Vetenskap .

Vetenskapsteamet, ledd av kemisten Brett McGuire vid National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Charlottesville, Virginia, upptäckte denna molekyls röstsignal från en närliggande stjärnbildande nebulosa som kallas Taurus Molecular Cloud 1 (TCM-1), som ligger cirka 430 ljusår från jorden.

"Dessa nya radioobservationer har gett oss mer insikter än infraröda observationer kan ge, "sa McGuire." Även om vi ännu inte har observerat polycykliska aromatiska kolväten direkt, vi förstår deras kemi ganska bra. Vi kan nu följa de kemiska brödsmulorna från enkla molekyler som bensonitril till dessa större PAH. "

Även om bensonitril är en av de enklaste så kallade aromatiska molekylerna, det är faktiskt den största molekylen som någonsin setts av radioastronomi. Det är också den första 6-atoms aromatiska ringen (en sexkantig uppsättning kolatomer som är tjocka med väteatomer) molekyl som någonsin upptäckts med ett radioteleskop.

Medan aromatiska ringar är vanliga i molekyler som ses här på jorden (de finns i allt från mat till medicin), detta är den första sådan ringmolekyl som någonsin setts i rymden med radioastronomi. Dess unika struktur gjorde det möjligt för forskarna att reta ut sin distinkta radiosignatur, som är "guldstandarden" när man bekräftar förekomsten av molekyler i rymden.

När molekyler tumlar i det nära vakuumet i det interstellära rymden, de avger en distinkt signatur, en serie telltale spikes som förekommer i radiospektrumet. Större och mer komplexa molekyler har en motsvarande mer komplex signatur, vilket gör dem svårare att upptäcka. PAH och andra aromatiska molekyler är ännu svårare att upptäcka eftersom de vanligtvis bildas med mycket symmetriska strukturer.

För att skapa ett tydligt radiofingeravtryck, molekyler måste vara något asymmetriska. Molekyler med mer enhetliga strukturer, som många PAH, kan ha mycket svaga signaturer eller ingen signatur alls ..

Benzonitriles snedställda kemiska arrangemang tillät McGuire och hans team att identifiera nio distinkta spikar i radiospektrumet som motsvarar molekylen. De kunde också observera de ytterligare effekterna av kväveatomkärnor på radiosignaturen.

"Beviset för att GBT tillät oss att samla på oss för denna upptäckt är otroligt, "sa McGuire." När vi letar efter ännu större och mer intressanta molekyler, vi kommer att behöva GBT:s känslighet, som har unika förmågor som en kosmisk molekyldetektor. "